(57)【要約】  内視鏡装置は、先端部と湾曲自在の湾曲部とが先端側に設けられた挿入部を有する内視鏡と、体腔内に挿入された先端部の位置を検出する位置検出部と、検出された先端部の位置に基づき、湾曲部の湾曲方向を探索するための複数の探索手法の中から検出された位置に応じた探索手法を選択する選択部と、選択された探索手法によって湾曲部の湾曲方向を決定する湾曲方向決定部と、決定された湾曲方向に基づき湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、を備える。
2011040111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部と湾曲自在の湾曲部とが先端側に設けられた挿入部を有する内視鏡と、
前記挿入部が挿入された体腔内における前記先端部の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出した前記先端部の体腔内での位置に基づき、前記湾曲部の湾曲方向を探索するための複数の探索手法の中から前記位置に応じた探索手法を選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記探索手法によって前記湾曲部の湾曲方向を決定する湾曲方向決定部と、
前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
さらに、前記挿入部が挿入される体腔内の管腔形状の臓器中における複数の管腔部位それぞれに対して、前記複数の管腔部位それぞれが持つ特徴に基づいて前記複数の探索手法の中から選択されるべき探索手法を参照用情報として予め記録した参照用情報記録部を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記複数の管腔部位それぞれが持つ特徴は、前記複数の管腔部位それぞれが少なくとも人体を前後に切る面としての前額面に沿って存在しているか否かの特徴を含むことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記複数の管腔部位それぞれが持つ特徴は、前記複数の管腔部位それぞれが体内で固定されているか否かの第１の特徴と、前記複数の管腔部位それぞれが略直線形状であるか否かの第２の特徴と、前記複数の管腔部位それぞれが人体を前後に切る面としての前額面に沿って存在しているか否かの第３の特徴とを含むことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記複数の探索手法は、人体を前後に切る面としての前額面に略平行な平面に沿って前記湾曲部を湾曲駆動して、前記先端部が挿入されるべき挿入方向となるように前記湾曲方向を探索する第１の探索手法と、
過去の湾曲履歴を参照して、過去に湾曲していない湾曲方向に前記湾曲部を湾曲駆動して、前記挿入方向となるように湾曲方向を探索する第２の探索手法とを含むことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記湾曲方向決定部は、人体を前後に切る面としての前額面が存在する方向に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を前記前額面に沿うように湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記湾曲方向決定部は、前記前額面が存在する方向に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を前記前額面に沿うように湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記位置検出部の検出した前記先端部の体腔内での位置から、前記湾曲部に対する人体を前後に切る面としての前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記湾曲部に対する前記前額面の方向に基づき、前記湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部が決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記位置検出部の検出した前記先端部の体腔内での位置から、前記湾曲部に対する前記前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記湾曲部に対する前記前額面の方向に基づき、前記湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部が決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記位置検出部の検出した前記先端部の体腔内の位置から、前記湾曲部に対する人体を前後に切る面としての前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記前額面の方向に基づき前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記前額面に沿うように前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記位置検出部の検出した前記先端部の体腔内の位置から、前記湾曲部に対する前記前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記前額面の方向に基づき前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記前額面に沿うように前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
さらに、前記湾曲部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部と、
前記湾曲形状検出部により検出した前記湾曲部の湾曲形状の湾曲座標情報を記録する湾曲座標記録部と、
を備え、
前記湾曲駆動部は前記湾曲座標記録部に記録された情報に基づき過去に湾曲していない方向へ向けて前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
さらに、前記湾曲部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部と、
前記湾曲形状検出部により検出した前記湾曲部の湾曲形状の湾曲座標情報を記録する湾曲座標記録部と、
を備え、
前記湾曲駆動部は前記湾曲座標記録部に記録された情報に基づき過去に湾曲していない方向へ向けて前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
さらに、前記位置検出部により検出した前記先端部の体腔内での位置から、該位置の周囲の管腔形状の管腔部位を特定する情報を記録した情報記録部を有し、
前記選択部は、特定された管腔部位に応じて前記複数の探索手法の中から予め設定された探索手法を自動的に選択することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
さらに、前記前額面が存在する方向を検出する前額面方向検出部を備え、
前記湾曲方向決定部は、前記前額面方向検出部により検出した前額面が存在する方向に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を決定することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
さらに、前記先端部に設けられ、前記挿入部が挿入された前記管腔部位を撮像した撮像素子による内視鏡画像から暗部を検出する暗部検出部を有し、
前記暗部検出部が前記暗部を検出できない場合に、前記選択部は、前記参照用情報を参照して、前記複数の探索手法の中から選択されるべき前記探索手法を選択することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端側に湾曲部が設けられた挿入部を体腔内に挿入し、内視鏡検査を行う内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、先端部に観察手段が設けられた挿入部を被検体内に挿入して内視鏡検査等を行うことができる内視鏡は、医療用分野等において広く用いられるようになっている。  
一方、例えば大腸のように複雑に屈曲した形状の体腔内に挿入部を挿入する場合には、熟練した挿入手技が必要となる場合がある。  
内視鏡の挿入手技としては、基本的には、体腔（管腔）が延びる方向に向けて挿入部の先端を挿入するように行うが、例えば急峻に屈曲する部位が存在すると、内視鏡の観察視野から管腔が延びる方向の目標位置となる管腔暗部（単に暗部ともいう）が消失してしまう場合がある。【０００３】
このため、挿入手技を支援するために例えば特開２００３−９３３２８号公報の第１の従来例は、内視鏡画像における明暗の勾配情報を利用して、暗部が消失したような場合においても、挿入すべき管腔が延びる方向を検出（探索）する装置及び方法を開示している。  
また、ＷＯ２００８／１５５８２８号公報の第２の従来例は、暗部の位置情報を記録しておき、暗部が消失した場合には、過去に捉えていた暗部の位置情報に基づいて挿入方向を検出する。【０００４】
しかしながら、上記第１の従来例のように明暗の勾配情報の利用のみでは挿入すべき方向を適切に探索し難い場合がある。例えば、挿入部の先端部における観察手段に隣接して設けられた照明手段による照明状態が管腔内部を均一に照明できない場合が発生するために明暗の勾配情報から、挿入すべき方向を適切に検出することが困難になる場合がある。また、第２の従来例の方法を採用した場合には、挿入の手技により腸管自体が動いてしまう場合には、過去に捉えていた暗部の位置情報が役に立たなくなってしまう。  
このため、大腸のように複雑に屈曲した体腔内に挿入し、暗部が消失したような場合においても、挿入方向の探索をより円滑に行うように支援できる内視鏡装置が望まれる。  
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、屈曲した体腔内において暗部が消失したような場合にも、挿入方向の探索をより円滑に行うように支援できる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内視鏡装置は、先端部と湾曲自在の湾曲部とが先端側に設けられた挿入部を有する内視鏡と、
前記挿入部が挿入された体腔内における前記先端部の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出した前記先端部の体腔内での位置に基づき、前記湾曲部の湾曲方向を探索するための複数の探索手法の中から該位置に応じた探索手法を選択する選択部と、
前記選択部により選択された探索手法によって前記湾曲部の湾曲方向を決定する湾曲方向決定部と、
前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置の前端構成を示す図。
【図２】図２は内視鏡及び湾曲駆動機構の構成を示す図。
【図３】図３は特徴情報記録部に記録されている特徴情報を表にして示す図。
【図４】図４は前額面を示す図。
【図５】図５は内視鏡の挿入部を大腸内に挿入する様子を示す図。
【図６】図６は内視鏡の挿入部を大腸内に挿入する場合の手順を示すフローチャート。
【図７Ａ】図７Ａは図６における探索処理の手順を示すフローチャート。
【図７Ｂ】図７Ｂは探索手法を選択する手順を示すフローチャート。
【図８】図８は図７Ｂにおいて第１の探索手法を選択した場合における湾曲方向の決定処理の手順を示すフローチャート。
【図９】図９は図８における説明図。
【図１０】図１０は湾曲座標の取得の手順を示すフローチャート。
【図１１】図１１は図７Ｂにおいて第２の探索手法を選択した場合における湾曲方向の決定処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】図１２は図１１における湾曲経路を生成する処理の説明図。
【図１３】図１３は図１２とは異なる湾曲経路を生成する処理の説明図。
【図１４】図１４は２つの未観察領域の場合に対する湾曲経路を設定する説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置１は、体腔内等に挿入される内視鏡２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源部３、内視鏡２に内蔵された撮像手段に対する信号処理を行う信号処理部４、内視鏡２の湾曲部の湾曲制御を行う湾曲制御部５等を内蔵したビデオプロセッサ６とを有する。  
この内視鏡装置１は、さらに内視鏡２に設けられた位置検出用のソースコイルの位置検出を行うセンスコイルユニット７と、このセンスコイルユニット７からの検出信号により、内視鏡２の挿入形状の画像を生成する挿入形状検出装置８と、撮像手段により撮像した内視鏡画像と挿入形状検出装置８による挿入形状検出画像とをそれぞれ表示するモニタ１０Ａ及び１０Ｂとを有する。【０００８】
内視鏡２は、体腔内に挿入される細長の挿入部１１と、この挿入部１１の後端に設けられた操作部１２と、この操作部１２から延出されたユニバーサルコード１３とを有し、このユニバーサルコード１３の後端のコネクタ１４は、ビデオプロセッサ６に着脱自在に接続される。  
また、挿入部１１は、その先端に設けられた硬質の先端部１５と、この先端部１５の後端に隣接して湾曲自在に設けられた湾曲部１６と、この湾曲部１６の後端から操作部１２の前端にまで延びる長尺の可撓性を有する可撓管部１７とを有する。  
操作部１２には、前記湾曲部１６を湾曲方向及び湾曲角度の指示操作を行う湾曲用ジョイスティック１８と、体腔内への挿入部１１を挿入し、暗部が消失して挿入方向が分からないような場合に、挿入方向を探索する探索開始及び探索停止の指示操作を行う探索指示スイッチ１９と、自動挿入モードと手動挿入モードの選択を行う挿入モード選択スイッチ２０とが設けてある。【０００９】
この内視鏡２の挿入部１１内等には、照明光を伝送するライトガイド２１が挿通されており、このライトガイド２１の後端は、コネクタ１４から突出して入射端面となる。  
この入射端面には、光源部３に内蔵されたランプ２２による照明光が絞り２３及び集光レンズ２４を経て入射される。なお、ランプ２２はランプ駆動回路２５から供給されるランプ駆動電源により点灯して、照明光を発生する。  
また、絞り２３は、絞り制御回路２６により、照明光を通過する開口量（絞り量）が制御される。  
ライトガイド２１により伝送された照明光は、挿入部１１の先端部１５に固定されたライトガイド先端面からさらに照明窓に取り付けられた照明レンズ２７（図２参照）を経て外部に出射され、体腔内の患部等の被写体を照明する。【００１０】
図２に示すように先端部１５には、（照明窓に隣接して）観察窓が設けてあり、この観察窓には、撮像ユニット３１が取り付けられている。  
この撮像ユニット３１は、図示しないレンズ枠に取り付けられ、被写体の光学像を結像する対物レンズ３２と、この対物レンズ３２による結像位置にその撮像面が配置された撮像素子としての電荷結合素子（ＣＣＤと略記）３３とを有する。  
そして、ＣＣＤ３３に接続されたケーブルは、挿入部１１内等を挿通され、その後端側は図１に示すようにコネクタ１４の電気接点を経て信号処理部４を構成するＣＣＤ駆動回路３６及び映像処理回路３７に接続される。  
ＣＣＤ駆動回路３６は、ＣＣＤ駆動信号を発生し、このＣＣＤ駆動信号をＣＣＤ３３に印加する。ＣＣＤ３３は、ＣＣＤ駆動信号の印加により、撮像面に結像された光学像を光電変換して、ＣＣＤ出力信号として出力する。【００１１】
このＣＣＤ出力信号は、映像処理回路３７に入力され、映像処理回路３７は、ＣＣＤ３３の撮像面の光学像を内視鏡画像として表示する映像信号を生成し、モニタ１０Ａに出力することにより、モニタ１０Ａの表示画面には内視鏡画像が表示される。  
なお、ＣＣＤ３３は、先端部１５内における湾曲部１６の湾曲方向と所定の関係を持つように配置されている。具体的には、ＣＣＤ３３の撮像面の上方向を湾曲部１６の湾曲の上方向としている。  
また、この映像信号は、絞り制御回路２６に入力され、この絞り制御回路２６はこの映像信号の輝度信号成分を所定周期で積分する等して平均の明るさを算出する。この平均の明るさの信号から適切な明るさに相当する基準値を引き算した差分の信号を絞り制御信号として絞り２３の開口量を調整する。そして、絞り２３を通過する照明光量が基準値となるように自動調光する。【００１２】
また、映像処理回路３７は、内視鏡画像中における暗部の有無を、画像処理により検出する暗部検出回路３７ａを有する。この暗部検出回路３７ａによる暗部の有無の検出（判定）情報は、湾曲制御部５に送られる。  
湾曲制御部５は、挿入部１１を自動挿入する自動挿入モードに設定されている場合において、暗部が消失した場合には、目標位置としての暗部を（先端部１５の挿入すべき、又は先端部１５が指向すべき）挿入方向として探索する探索モードに移行し、また探索モードにおいて暗部が検出されると探索モードを停止し、暗部を目標位置として挿入部１１を自動挿入する自動挿入モードに復帰する。  
また、手動による挿入手技においても、暗部が消失したような場合において術者が探索指示スイッチ１９を操作すると湾曲制御部５は、暗部を探索する探索モードに移行する。そして、探索モードにおいて暗部が検出されると探索モードを停止し、手動による挿入手技に復帰する。【００１３】
挿入部１１内には図示しない処置具用チャンネルが設けてあり、この処置具用チャンネルの後端側は、操作部１２の前端付近に設けられた処置具挿入口３９と連通している。  
また、挿入部１１の先端部１５の後端に隣接して湾曲部１６が設けてあり、ビデオプロセッサ６内部に設けた湾曲制御部５は、図２に示すような電動方式の湾曲駆動機構５０の制御を行う構成となっている。  
湾曲部１６を構成する複数の湾曲駒５１は、湾曲部１６の長手方向にそれぞれ隣接する部分がリベット５２により回動自在に連結されている。  
各湾曲駒５１は、リベット５２を設ける位置によって湾曲する方向が定まるが、ここではリベット５２は、左右位置と上下位置に交互または適宜周期毎に配置され、上下方向と左右方向に湾曲可能になっている。【００１４】
なお、図２においては、簡略化して上下方向に湾曲させるリベット５２のみで示している。また、挿入部１１内には、上下方向と左右方向に湾曲させるアングルワイヤ（湾曲ワイヤ）５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒとが挿通され、これらのアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒの先端は先端部１５に固着されている。  
また、アングルワイヤ５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒの後端は、操作部１２内に配置された上下湾曲用プーリ５４ａと、左右湾曲用プーリ５４ｂに固定されている。  
プーリ５４ａ，５４ｂは、電気的に湾曲駆動する湾曲駆動手段を構成する電動モータ５５ａ，５５ｂにより正逆自在に回転される。電動モータ５５ａ，５５ｂは、モータ駆動部５６によるモータ駆動信号により駆動される。モータ駆動部５６は、湾曲制御部５により制御される。【００１５】
なお、図１においては湾曲制御部５を、ビデオプロセッサ６の内部に設けた構成例で示しているが、操作部１２内部など、内視鏡２の内部に設けるようにしても良い。  
モータ駆動部５６によるモータ駆動信号で駆動される電動モータ５５ａ，５５ｂは、プーリ５４ａ，５４ｂを回転し、プーリ５４ａ，５４ｂの回転によりアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒを牽引させて湾曲部１６を湾曲駆動する。  
プーリ５４ａ，５４ｂを回転させた場合、プーリ５４ａ，５４ｂの回転角に対応してアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒの牽引量が決まると共に、牽引量に対応して湾曲部１６は湾曲する。従って、電動モータ５５ａ，５５ｂ又はプーリ５４ａ，５４ｂの回転角又はアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒの牽引量（移動量）を検出することにより、湾曲部１６の湾曲角を検出することができる。【００１６】
本実施形態においては、例えば電動モータ５５ａ，５５ｂのシャフト部に取り付けられているロータリエンコーダ（以下、エンコーダと略記）５７ａ，５７ｂによって、プーリ５４ａ、５４ｂの回転角を介して湾曲部１６の湾曲角を検出する構成にしている。  
つまり、エンコーダ５７ａ，５７ｂの出力信号を基に、プーリ５４ａ、５４ｂの回転角、換言するとプーリ５４ａ、５４ｂの回転角に対応する湾曲部１６の湾曲角を検出することができるようになっている。従って、エンコーダ５７ａ，５７ｂは、湾曲部１６の湾曲形状を検出する湾曲形状検出手段を形成する。  
エンコーダ５７ａ，５７ｂの出力信号に基づくプーリ角又は湾曲角の検出信号（検出値）は、モータ駆動部５６に入力される。このモータ駆動部５６は、湾曲指示操作手段としてのジョイスティック１８による湾曲指示方向及び湾曲角の指示値が湾曲制御部５を介して入力される。【００１７】
そして、このモータ駆動部５６は、指示値に対して、エンコーダ５７ａ，５７ｂによる検出値が追従（一致）するように電動モータ５５ａ、５５ｂを回転駆動させる。  
湾曲制御部５は、湾曲指示操作手段による指示値をモータ駆動部５６に与え、モータ駆動部５６は、湾曲角の検出値が指示値となるように電動モータ５５ａ、５５ｂを回転駆動して湾曲部１６を指示された所定の湾曲角度まで湾曲させるようになっている。  
操作部１２に設けられた湾曲指示操作手段としてのジョイスティック１８によって術者は、上下、左右の任意の湾曲方向に傾動する操作を行うことにより、傾動した方向が湾曲指示方向になると共に、その傾動角が湾曲角の指示値となる。  
術者がジョイスティック１８を上下、左右の任意の方向に傾動する指示操作を行うことにより、傾動した方向に対応して上下方向ジョイスティックモータ５８ａ及び左右方向ジョイスティックモータ５８ｂが回転する。【００１８】
その回転角は、エンコーダ５９ａ，５９ｂが検出し、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号は、湾曲制御部５に湾曲方向の情報及び湾曲角の指示値として入力される。なお、ジョイスティックモータ５８ａ、５８ｂは、湾曲制御部５により制御されると共に、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号も湾曲制御部５に入力される。そして、湾曲制御部５は、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号としての湾曲方向の情報及び湾曲角の指示値をモータ駆動部５６に出力し、その動作を制御する。  
また、挿入部１１内には、その長手方向に沿ってソースコイル４１が例えば所定間隔で配置されており、ソースコイル４１に接続された信号線は、図１に示すようにコネクタ１４の電気接点を経てビデオプロセッサ６内に設けたソースコイル駆動回路４３と接続されている。【００１９】
このソースコイル駆動回路４３は、信号線を経て各ソースコイル４１に交流の駆動信号を順次印加し、各ソースコイル４１の周囲に交流磁場を発生する。【００２０】
また、挿入部１１が挿入される図示しない患者が横たわるベッドの周辺部などにおける所定位置には、図１に示すように複数のセンスコイル４４からなるセンスコイルユニット７が配置され、複数のセンスコイル４４により、挿入部１１内に配置されたソースコイル４１により発生される磁場を検出する。  
そして、センスコイル４４による検出信号は、挿入形状検出装置８内のアンプ４５により増幅された後、ソースコイル位置算出回路４６に入力され、このソースコイル位置算出回路４６により、センスコイル４４により検出された信号における振幅値及び位相値から各ソースコイル４１の位置を算出する。  
このソースコイル位置算出回路４６により算出された位置情報は、挿入形状算出回路４７に入力される。この挿入形状算出回路４７は、算出された各ソースコイル４１の位置を連結した形状から体腔内に挿入される挿入部１１の挿入形状を検出し、検出した挿入形状をモデル化して挿入形状画像信号を生成する。【００２１】
生成された挿入形状画像信号は、モニタ１０Ｂに入力され、その表示画面に挿入形状画像が表示される。  
なお、図２に示すように、先端部１５内にも、ソースコイル４１が取り付けてあり、ソースコイル位置算出回路４６は、先端部１５に取り付けた複数のソースコイル４１の位置から先端部１５の位置の他に、先端部１５の周方向における上下、左右などの方向における特定の方向を算出する。先端部１５内では、複数のソースコイル４１が、先端部１５の周方向を検出できるように、直線から外れた配置関係で配置されている。  
先端部１５内の複数のソースコイル４１の配置により、先端部１５の位置及び長手方向（先端部方向とも言う）の他に、ＣＣＤ３３の上方向（これは湾曲の上方向に一致）も検出可能になる。そして、ソースコイル位置算出回路４６は、先端部１５内の複数のソースコイル４１の位置及び方向の情報を湾曲制御部５に出力する。【００２２】
湾曲制御部５は、入力された先端部１５内の複数のソースコイル４１の位置及び方向の情報から体腔内における先端部１５の位置と共に、先端部方向及び観察又は湾曲する場合の基準方向（具体的には上方向）を検出する機能を有する。  
つまり、湾曲制御部５は、挿入部１１が挿入される体腔内における先端部１５の位置を検出する位置検出部５ａの機能を持つ。なお、ソースコイル位置算出回路４６が先端部１５の位置等を検出する位置検出部の機能を有し、湾曲制御部５が、その情報を利用する構成にしても良い。  
また、図１に示すように内視鏡装置１は、患者プレート４０を備えており、患者プレート４０は、ソースコイル駆動回路４３と接続される。この患者プレート４０は、患者６２（図４参照）の腹部などに設置されることにより、患者６２の体位の検出に用いられる。この患者プレート４０の内部には、プレート平面上に例えば３個の図示しないソースコイルが設けてあり、ソースコイル駆動回路４３により駆動される。【００２３】
ソースコイル位置算出回路４６は、患者プレート４０の３個のソースコイルの位置を検出することにより、患者プレート４０の平面を検出し、この平面から患者６２の体位を検出する。  
この平面は、患者６２の前額面に平行となるので、ソースコイル位置算出回路４６は、患者６２の体位を検出する体位検出手段の機能を持つと共に、患者６２の前額面が存在する方向（前額面の方向とも言う）を検出する前額面方向検出部４６ａの機能を持つ。ここで、前額面とは、患者６２の身体を前後に切る面であり、図４における左側の図で示している。  
なお、本実施形態においては、患者プレート４０を用いることにより、前額面の方向を検出することができる構成にしているが、術者等の使用者が図示しないキーボード等の入力手段により前額面の方向を特定する情報を湾曲制御部５に入力する構成にしても良い。【００２４】
ソースコイル位置算出回路４６により検出した患者プレート４０の情報は、湾曲制御部５に送られる。湾曲制御部５は患者６２の前額面の情報と、先端部１５の位置情報及び湾曲部１６の湾曲座標情報から挿入部１１の先端側部分又は湾曲部１６に対する前額面の方向を検出する方向検出部５ｂの機能を持つ。  
ここで、挿入部１１の先端側部分としては、先端部１５及びこの先端部１５の後端に隣接して形成され、先端部１５よりも長く形成されている湾曲部１６からなるため、挿入部１１の先端側部分として、湾曲部１６がその主要部分と見なすことができる。  
換言すると、湾曲制御部５の方向検出部５ｂは、挿入部１１の先端部側の湾曲部１６に対する前額面となす角度を検出する。【００２５】
なお、１つのソースコイルを挿入部１１の体腔内への挿入口となる例えば肛門付近に設定することにより、肛門から挿入される挿入部１１の挿入長の検出に利用することもできる。つまり、このソースコイルによる肛門の位置よりも体腔内側となる挿入部１１内に配置されたソースコイル４１の位置情報又は挿入形状から、挿入部１１の挿入長を検出することができる。  
また、このようなソースコイルを利用しないでも、先端部１５を肛門付近に設定した時の先端部１５に配置されたソースコイルの座標位置を記録しておくことにより、挿入形状検出装置８による検出情報から挿入長を検出することもできる。つまり、挿入形状検出装置８による検出情報のみを用いても、挿入長を検出できると共に、体腔内における先端部１５の位置も検出することができる。  
また、挿入部１１の外周面に接触するローラの回転軸にエンコーダを設けた挿入長検出手段を肛門付近に配置し、このエンコーダの検出信号から挿入部長を検出するようにしても良い。【００２６】
また、本実施形態においては、内視鏡２が挿入される体腔内における大腸等の管腔形状の各種の管腔臓器中における各管腔部位（単に部位ともいう）の特徴となる特徴情報等を参照用情報として記録した参照用情報記録部６１ａが記録部６１に設けてある。  
この記録部６１は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ハードディスク等により構成され、湾曲制御部５と接続され、湾曲制御部５は、参照用情報を参照する他に、追加したり、更新することができる。なお、記録部６１を湾曲制御部５の内部に設けるようにしても良い。  
湾曲制御部５は、挿入部１１を大腸等の管腔臓器内に挿入した場合において、暗部が消失して挿入方向を探索するために探索モードの移行又は探索指示がされた場合には、体腔内における先端部１５の位置の周囲の管腔部位の特徴情報等を参照する。【００２７】
そして、湾曲制御部５は、その管腔部位に適した探索手法を用いて挿入方向（つまり暗部）を探索し、体腔内への挿入を円滑に行うように支援する。
また、湾曲制御部５は、後述するように挿入手技の作業の際に、挿入部１１の先端側の湾曲座標情報としての湾曲座標位置（湾曲座標とも言う）の情報を記録部６１に記録する。従って、この記録部６１には現在を含む過去の湾曲座標情報を記録する湾曲座標情報記録部６１ｂが設けてある。なお、記録部６１には、湾曲制御部５が、探索処理する場合の制御プログラムを記録したプログラム記録部６１ｃも設けてある。制御湾曲部５は、この制御プログラムに従って、探索処理等を行う。  
図３は、管腔形状の管腔臓器として例えば大腸の場合における特徴情報の具体例を示す。大腸における直腸、Ｓ状結腸、下行結腸、脾湾曲、横行結腸、肝湾曲、上行結腸の各管腔部位に対して、固定されているか否か、略直線状であるか否か、前額面に沿っているか否かの医学的特徴の情報が、予め調べられて記録部６１の参照用情報記録部６１ａに記録されている。【００２８】
例えば直腸は、（全体が）固定されているか否か、略直線状であるか否か、前額面に沿っているか否かの各特徴に対して、固定されているため○、略直線状でないため×、前額面に沿っているため○となっている。  
また、Ｓ状結腸は、固定されているか否か、略直線状であるか否か、前額面に沿っているか否かの各特徴に対して、固定されていないため×、略直線状でないため×、前額面に全体が沿っていない（一部のみ沿っている）ため△となっている。  
また、この参照用情報記録部６１ａには、これらの各管腔部位に先端部１５が位置する状態において（暗部が消失して挿入方向を）探索する必要がある場合に備えて、複数の探索手法（第１の探索手法及び第２の探索手法）からその管腔部位にそれぞれ適した探索手法が記録されている。【００２９】
そして湾曲制御部５は、挿入方向を探索する場合、参照用情報記録部６１ａに記録されている探索手法を選択して探索処理を行う。つまり、湾曲制御部５は、複数の探索手法から管腔部位に適した探索手法を自動的に選択する選択部５ｃの機能を持つ。  
このように、本実施形態においては、挿入手技の際に暗部が消失した場合には図３に示した医学的特徴等の参照用情報に従って、探索処理を行う探索モードとなる。そして、暗部が消失した場合には、予め用意した複数の探索方法から、暗部が消失した場合の先端部１５の位置の周囲の管腔部位の特徴に応じて適切な探索方法を採用する。  
広義の意味では、暗部が消失した場合、選択部５ｃは、位置検出部５ａにより検出した挿入部１１の先端部１５の体腔内での位置に基づき、湾曲部１６の湾曲方向を探索するために予め用意した複数の探索方法の中から、前記位置に応じた適切な探索方法を選択する。【００３０】
体腔内における先端部１５の位置の周囲の管腔部位は、挿入形状検出装置８による挿入形状の情報及び先端部１５の位置情報の他に、挿入長を利用することにより、精度良く特定することができる。  
図３においては、挿入口となる肛門から直腸、Ｓ状結腸、…、上行結腸までの挿入長をＬａ，Ｌｂ，…、Ｌｇで示しており、これらの挿入長から先端部１５が到達している位置の周囲の管腔部位を特定することができる。そして、この図３に示す参照用情報から、特定した各管腔部位に適した探索手法を決定することができるようになる。従って、参照用情報は、位置検出部５ａにより検出した先端部１５の体腔内での位置から、その位置の周囲の管腔部位を特定する特定情報ともなる。また、参照用情報記録部６１ａは、特定情報を記録する情報記録部の機能を兼ねる。  
なお、湾曲制御部５は、選択した探索手法により湾曲部１６を湾曲する湾曲方向を決定する湾曲方向決定手段としての湾曲方向決定部５ｄの機能を持つ。図４は前額面の説明図を示す。【００３１】
図４の左側に示す患者６２の身体を前後に切る面が前額面であり、この前額面は、側断面と同じ意味である。なお、この前額面は、体を左右対称に切る面、又はこれに平行な面としての矢状面と垂直な面となる。  
図４の右側は、患者６２が仰向け（うつ伏せでも良い）となった場合の様子を示す。このように患者６２が仰向けになると、図３に示した直腸等は、前額面に沿った位置にある。従って、図５に示すように患者６２が仰向けの状態に設定されている場合には、挿入部１１を大腸６４の内部の例えば直腸内に挿入する場合、挿入部１１の先端側の湾曲部１６を前額面に沿って湾曲させれば、直腸はその前額面沿いに位置するので、その深部側への挿入を円滑に行うことができる。【００３２】
このように前額面に沿った管腔部位の場合には、その特徴を利用して挿入方向の探索を前額面に沿って行うことにより、その特徴を利用しないよりも円滑な挿入を行うことができる。  
図８及び図９にて後述するように第１の探索手法を採用した場合には、湾曲制御部５の方向検出部５ｂは、患者６２における前額面の情報と、挿入部１１の先端側の湾曲情報とから湾曲部１６における前額面の方向を検出し、前額面に沿って挿入方向を探索する。  
一方、Ｓ状結腸のように前額面にＳ状結腸の全体が沿っていない管腔部位の場合には、第１の探索手法とは異なる第２の探索手法を選択して利用する。この場合には、図１０及び図１１にて後述するように過去の湾曲位置情報を参照して、過去に湾曲していない方向に湾曲部１６を湾曲させるように湾曲方向を決定して、挿入方向を探索する。【００３３】
このように本実施形態においては、挿入部１１が挿入される体腔内における大腸６４のような管腔臓器に挿入して暗部が消失して探索を必要とするような場合に対して、予め探索が必要となる先端部１５が位置する管腔部位の特徴に応じた複数の探索手法を用意し、管腔部位の特徴に応じて適切な探索手法を選択使用して円滑な挿入を支援することができるようにしている。  
次に本実施形態による動作を図６のフローチャートを参照して説明する。図１に示すように内視鏡２のコネクタ１４をビデオプロセッサ６に接続し、また挿入形状検出装置８をビデオプロセッサ６に接続して電源を投入し、ビデオプロセッサ６，挿入形状検出装置８を動作状態に設定する。【００３４】
また、上述したように先端部１５を肛門付近に設置した状態での先端部１５の位置を記録することにより、以後の挿入部１１の大腸内部への挿入長を検出することもできる。なお、以下の説明では、例えば自動挿入モードに設定した場合を想定して説明する。  
この場合には、湾曲制御部５は、内視鏡画像における暗部を挿入方向の目標位置とするように湾曲部１６の湾曲方向を決定し、湾曲駆動手段を構成する電動モータ５５ａ、５５ｂは、決定した方向に湾曲部１６を湾曲駆動する。そして、術者は、挿入部１１の基端側を把持して挿入部１１の先端側を大腸内部に押し込む作業を行うことになる。  
術者は、ステップＳ１１に示すように内視鏡２の挿入部１１の先端部１５を、患者６２の例えば大腸内部の内視鏡検査を行うために、肛門から直腸内に挿入する。【００３５】
術者は挿入部１１の先端部１５を直腸の深部側に挿入する場合、ステップＳ１２に示すように映像処理回路３７の暗部検出回路３７ａは、撮像ユニット３１により撮像された内視鏡画像から、画像処理により暗部を検出し、その暗部の有無の検出結果を湾曲制御部５に送る。  
また、ステップＳ１３において湾曲制御部５は、例えば撮像ユニット３１の撮像周期（これとは異なる周期でも良い）毎に挿入部１１の先端側の湾曲部１６の湾曲座標を取得し、記録部６１に記録する。このようにして挿入部１１の先端側が大腸６４の深部側に挿入される動作に連動して、ステップＳ１２の暗部検出と、ステップＳ１３の湾曲座標の取得の処理が行われる。  
このステップＳ１３の処理により記録された情報は、後述する第２の探索手法を採用する場合に利用されるもので、その詳細は図１０にて後述する。【００３６】
また、次のステップＳ１４に示すように湾曲制御部５は、ステップＳ１２による暗部の有無等に応じて探索処理を行うか否かの判定を行う。  
内視鏡画像から暗部の画像が検出されないで挿入方向が決定できないような場合には、ステップＳ１５に示すように湾曲制御部５は、探索処理を開始及び実行する。次のステップＳ１６において湾曲制御部５は、探索処理を停止するかの判定を行う。  
先端部１５が位置する管腔部位に応じて、その管腔部位に適した探索処理を行うことにより、暗部を円滑に検出できる状態に設定できる可能性が高くなる。暗部検出回路３７ａにより暗部が検出されると、湾曲制御部５は、探索処理を停止する判定を行う。なお、術者が探索処理を停止する指示操作を行った場合も湾曲制御部５は、探索処理を停止する判定を行う。  
ステップＳ１６において探索処理を停止しない判定結果の場合にはステップＳ１５の処理に戻り、探索処理を続行する。【００３７】
ステップＳ１４において探索処理を行わない場合、及びステップＳ１６において探索処理を停止した場合には、ステップＳ１７の処理に進み、このステップＳ１７において湾曲制御部５は、術者により挿入部１１がその前の状態から短い所定量だけ挿入されるのを待つ。例えば、湾曲制御部５は、挿入長の検出を利用してステップＳ１７の処理を行う。なお、ステップＳ１７の処理を行うことなく、ステップＳ１８に進むようにしても良い。  
ステップＳ１７の後、ステップＳ１８において湾曲制御部５は、挿入終了かの判定を行う。術者は、例えば大腸における上行結腸等の最終的な挿入目標位置又は挿入目標部位までの挿入が行われた場合には挿入終了の指示操作を行い、挿入部１１を引き抜く操作を行いながら内視鏡画像を観察しながら内視鏡検査を行う。  
なお、術者が予め目標とする挿入長を設定して湾曲制御部５に与えておき、検出された挿入長が目標とする挿入長に達した場合に湾曲制御部５が自動挿入を終了するようにしても良い。【００３８】
挿入終了の指示操作が行われない場合には、ステップＳ１２の処理に戻り、同様の動作を繰り返す。一方、挿入終了の指示操作が行われた場合には、図６の制御動作を終了する。図６におけるステップＳ１５の探索処理の開始及びその探索手法を実行する場合には、その探索処理を開始する時点での大腸内における挿入部１１の先端部１５の位置から、その位置が到達している管腔部位を検出（特定）する。  
先端部１５が到達している位置による管腔部位の検出は、体腔内への（挿入部１１の）挿入長を利用することができる。  
先端部１５が到達している位置の管腔部位をより精度良く検出するために、本発明者による特願２００８−２５９８８２号の図１０のフローチャートに記載されている方法に沿って行うようにしても良い。【００３９】
この特願２００８−２５９８８２号においては、挿入長、先端部１５の向く方向角、湾曲量、湾曲方向角、又は挿入部曲率半径最大値の少なくとも２以上の値から、先端部１５の位置を検出する。そして、ベッドに仰向け状態の患者に対してベッド面と平行な平面等の情報を利用して、先端部１５が到達している位置の体腔内部位としての管腔部位を検出（特定）する。  
次に図６のステップＳ１５の探索処理を図７Ａのフローチャートにより説明する。  
探索処理を開始すると、最初のステップＳ２１において湾曲制御部５は、内視鏡２の挿入形状の情報を挿入形状検出装置８から取得する。この場合、湾曲制御部５は、例えば挿入形状検出装置８におけるソースコイル位置算出回路４６から先端部１５に配置された複数のソースコイル４１の位置情報から先端部１５の位置、先端部の長手方向としての先端部方向、ＣＣＤ３３の上方向（湾曲部１６の湾曲の上方向）の情報を取得する。【００４０】
次のステップＳ２２において湾曲制御部５は、湾曲座標の情報を取得する。具体的には、湾曲制御部５は、エンコーダ５７ａ、５７ｂから現在の湾曲部１６の湾曲角に対応するプーリ角を取得する。  
そして、次のステップＳ２３において湾曲制御部５は、探索手法を選択する。この探索手法の選択を図７Ｂにより説明する。この探索手法が開始すると、ステップＳ２７に示すように湾曲制御部５は、探索を開始する時の先端部１５が位置している管腔部位を例えば挿入長から特定する。  
そして、次のステップＳ２８において湾曲制御部５は、図３に示した管腔部位に応じて、そ管腔部位に適切な探索手法として第１の探索手法又は第２の探索手法から選択する。つまり、湾曲制御部５は、図３に示したように暗部が消失して探索を開始する時の先端部１５が位置している管腔部位の特徴に適した探索手法として、第１又は第２の探索手法を選択する。【００４１】
このようにして図７Ｂの探索手法の選択処理は終了し、図７ＡのステップＳ２４の処理に進む。ステップＳ２４において湾曲制御部５は、選択した探索手法（（具体的には第１の探索手法又は第２の探索手法）を実行する。湾曲制御部５の湾曲方向決定部５ｄは、選択した探索手法に従って、湾曲部１６を湾曲する湾曲方向を決定する。  
湾曲方向を決定する処理は、図８、図１０にて後述する。そして、湾曲制御部５は、決定した湾曲方向に湾曲部１６を駆動させる制御信号をモータ駆動部５６に出力する。ステップＳ２５に示すようにモータ駆動部５６は、湾曲駆動手段としての電動モータ５５ａ、５５ｂを介してステップＳ２４により決定した湾曲方向に湾曲部１６を湾曲駆動する。【００４２】
次のステップＳ２６において湾曲制御部５は、探索処理が停止する条件に該当するか否かの判定を行う。そして、この条件に該当しない場合には、ステップＳ２１の処理に戻り、逆にこの条件に該当する場合にはこの探索処理を停止して、図７Ａの処理を終了し、図６のステップＳ１７の処理を行うようになる。  
次に図７ＡのステップＳ２３における探索手法の選択により選択された探索手法、又は図７ＢのステップＳ２８のより選択された第１の探索手法又は第２の探索手法を具体的に説明する。  
図８は図７ＢのステップＳ２８により第１の探索手法が選択された場合における湾曲方向を決定する制御手順を示す。図８で説明する第１の探索手法においては、前額面に略平行な平面に沿って、挿入部１１の先端側の湾曲部１６を湾曲させるように湾曲方向を決定する（探索手法である）。【００４３】
第１の探索手法の場合の湾曲方向の決定処理が開始すると、図８に示す最初のステップＳ３１において湾曲制御部５は、（湾曲部１６の先端側の）先端部方向が前額面と略平行か否かの判定を行う。この判定は、湾曲制御部５の方向検出部５ｂが、前額面の情報と、図７ＡのステップＳ２１，Ｓ２２の情報を用いて行う。  
なお、上記先端部方向は、挿入部１１の先端部１５の長手方向に沿っての前方側となる方向（図９（Ａ）においてはベクトルＶにて示している）であり、この先端部方向を含む平面は湾曲部１６の先端側を含む平面と見なすことができる。  
湾曲制御部５は、先端部方向が前額面と略平行、具体的には±１０°以内で平行であるか否かの判定を行う。【００４４】
このステップＳ３１の判定を行うのに利用されるステップＳ２１により、図９（Ａ）に示すように先端部１５の座標（位置）Ｃ（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）、先端部方向Ｖ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）、ＣＣＤ３３の上方向Ｒ（Ｒｘ，Ｒ，Ｒｚ）の情報が取得される。ここで、例えば（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）は、座標ＣのＸ，Ｙ，Ｚ成分を表す。  
なお、仰臥位では、患者６２が仰臥位で載置されるベッドの上方向をＺ方向とする座標系とした場合には、前額面の法線方向は、（０，０，１）となる。  
挿入部１１の先端側部分となる先端部１５及び湾曲部１６が前額面上に横たわる場合には、湾曲部１６の先端側の先端部方向と前額面の法線のなす角度は９０°になる。一般的に、前額面と先端部方向のなす角度は、９０−（先端部方向と前額面の法線のなす角度）となる。【００４５】
そして、湾曲制御部５は、このなす角度が±１０°以内になる、即ち先端部方向が前額面と略平行にある条件を満たす場合に、湾曲部１６が前額面上にあると判定する。  
この条件に該当しない場合にはステップＳ３２に進み、このステップＳ３２において湾曲制御部５は、前額面の法線と逆の方向を駆動方向として設定するように湾曲方向を決定して、図８の処理を終了する。  
一方、ステップＳ３１において先端部方向が前額面と略平行にある判定結果の場合にはステップＳ３３に進む。この場合には湾曲制御部５は、前額面と略平行な状態を維持しながら湾曲部１６を湾曲させるように湾曲方向を決定する。  
図９（Ａ）は、先端部方向が前額面と略平行にある判定結果の場合における大腸６４に挿入された挿入部１１の先端側の様子を３次元的に示している。大腸６４の腸管は前額面と略平行であると共に、挿入部１１の先端側もこの前額面と略平行である。【００４６】
湾曲制御部５は、湾曲方向を決定するために、図９（Ａ）上において先端部１５の位置（その座標Ｃ）に、先端部方向（ベクトルＶ）を法線方向とする仮想平面Ｐｈを一時的に設定し、この仮想平面Ｐｈと前額面との交差線Ｌを求める。また、図９（Ａ）においては、湾曲の上方向（つまりＣＣＤ３３の上方向）をベクトルＲで示している。  
また、湾曲制御部５は、図９（Ｂ）に示すように仮想平面Ｐｈにおいて、前額面との交差線Ｌの、湾曲の左右方向に対する回転角度θを算出する。なお、図９（Ｂ）では、上方向が湾曲の上方向（つまりＣＣＤ３３の上方向）に一致する状態で示している。  
次に湾曲制御部５は、図９（Ｂ）で示した交差線Ｌを図９（Ｃ）にて２点鎖線の矢印で示すように平行移動し、この図９（Ｃ）に示すようにプーリ角で示した現在の湾曲位置Ｗを通過するように直線ＳＬを設定する。【００４７】
そして、湾曲制御部５は、現在の湾曲位置Ｗからこの直線ＳＬの端点までの距離が短い方の直線端点に沿って移動するように湾曲方向を決定する。図９（Ｃ）の場合には、矢印Ａで示す方向となる。また、先端部１５が端点、即ち湾曲可動範囲の最大位置に達した場合には、その方向を反転するように湾曲方法を決定する。このようにして、前額面に沿った方向に湾曲方向を順次決定する。  
この場合の決定手順が図８のステップＳ３３〜Ｓ３７に対応する。  
ステップＳ３３において湾曲制御部５は、初回の（湾曲方向決定の）処理であるか否かを判定する。初回の処理であると判定した場合には図９（Ｃ）に示すように現在の湾曲位置Ｗから直線ＳＬに沿って矢印Ａで示す右上方向（湾曲可能範囲の最大位置に近い方向）に移動する湾曲方向を湾曲部１６の湾曲方向と決定する（ステップＳ３４）。【００４８】
このステップＳ３４の後、ステップＳ３５に進む。また、ステップＳ３３において初回の処理でない場合には、ステップＳ３５に進み、このステップＳ３５において湾曲制御部５は、湾曲可動範囲の最大位置に到達したかの判定を行う。  
図９（Ｃ）の場合には直線ＳＬの右上の端点（湾曲可能範囲の最大位置）に到達したか否かの判定に該当する。ステップＳ３５の判定に該当しない場合には、ステップ３７に示すように前額面の平行方向を湾曲方向（駆動方向）として決定して、図８の処理を終了する。  
一方、ステップＳ３５の判定に該当する場合には、ステップＳ３６に示すように湾曲方向を反転して、ステップＳ３７の処理に進む。【００４９】
第１の探索手法においてはこのように湾曲方向の決定処理を行う。つまり、管腔部位が前額面に沿っている特徴を利用して、この前額面に沿って湾曲部１６を湾曲駆動するように湾曲方向を決定することにより、暗部が消失した場合に対する挿入方向の探索を円滑に行うことができる。  
次に図１０及び図１１を参照して第２の探索手法を説明する。第２の探索手法は、過去に湾曲していない（つまり観察していない）方向を探索する。換言すると、第２の探索手法は、過去の湾曲履歴を参照して、過去に湾曲していない湾曲方向に湾曲して挿入方向を探索する（探索手法である）。  
このため、まず図１０の湾曲座標の取得処理を行う。この湾曲座標の取得処理が開始すると最初のステップＳ４１において湾曲制御部５は、プーリ５４ａ、５４ｂのプーリ角をエンコーダ５７ａ、５７ｂを介して取得する。  
次のステップＳ４２において湾曲制御部５は、プーリ角から湾曲座標の変換を行う。この湾曲座標の変換とは、プーリ角と湾曲座標との関係を線形化するもので、例えばプーリ角と湾曲座標との対応表（マップ）を用いて変換する。【００５０】
次のステップＳ４３において湾曲制御部５は、変換した湾曲座標を記録部６１の湾曲座標情報記録部６１ｂに、湾曲座標情報として記録する。そして、図１０の湾曲座標の取得処理を終了する。  
次に図１１に示す湾曲方向の決定処理を開始する。  
最初のステップＳ５１において湾曲制御部５は、初回の処理であるかの判定を行う。初回の処理である場合には、ステップＳ５２に進み、ステップＳ５２以降において湾曲方向を決定するための湾曲経路の設定を行うことになる。  
ステップＳ５２において湾曲制御部５は、湾曲座標情報記録部６１ｂから湾曲座標履歴を取得する。このステップＳ５２において現在を含む複数の過去の湾曲座標を湾曲座標履歴の情報として取得する。【００５１】
次のステップＳ５３において湾曲制御部５は、取得した複数の過去の湾曲座標の情報から湾曲軌跡領域を生成する処理を行う。図１２は湾曲軌跡領域を生成する様子の説明図を示す。  
湾曲制御部５は、取得した例えば過去１６個の湾曲座標をプーリ角の座標に変換して折れ線化する。折れ線化したものを図１２においては白丸で示している。  
次に湾曲制御部５は、折れ線化による折れ線を公知の膨張処理（例えばモルフォロジー変換処理）により領域化して、図１２の斜線で示すように湾曲軌跡領域Ｒｗを生成する。【００５２】
次のステップＳ５４において湾曲制御部５は、湾曲軌跡領域Ｒｗを用いて未観察領域Ｒｎを生成する。具体的には、湾曲制御部５は、湾曲の可動範囲から湾曲軌跡領域Ｒｗを差し引いて未観察領域Ｒｎを生成する。  
次のステップＳ５５において湾曲制御部５は、未観察領域Ｒｎから湾曲経路を生成する。湾曲経路を生成する場合、湾曲制御部５は、図１２に示すように未観察領域Ｒｎの重心Ｇを求め、この重心Ｇを、現在の湾曲座標から湾曲方向を決定する湾曲経路とする。  
次のステップＳ５６において湾曲制御部５は、現在の湾曲座標と湾曲経路とから湾曲方向を決定する。図１２の場合には、湾曲制御部５は、現在の湾曲座標から重心Ｇを結ぶ湾曲経路Ｌｗの方向を湾曲方向として決定する。この場合には、湾曲経路から湾曲方向が一意的に決まる例である。【００５３】
なお、ステップＳ５１の判定処理において初回の処理でない場合、つまり既に湾曲経路が設定（生成）されている場合には、湾曲制御部５は、上記のように現在の湾曲座標と湾曲経路とから湾曲方向を決定する。そして、図１１に示す湾曲方向の決定処理を終了する。ステップＳ５５における湾曲経路を生成する方法として、上述とは異なる例えば図１３に示す方法を採用しても良い。また、図１２の方向と図１３等で説明する方向を選択することができるようにしても良い。図１３は他の方法の１例の説明図を示す。  
図１３に示す場合もステップＳ５４の未観察領域Ｒｎを生成するまでの処理は、図１２と同じである。未観察領域Ｒｎに対して湾曲制御部５は、公知のHilditchの方法などにより細線化する。湾曲制御部５は、現在の湾曲座標から、細線化により生成される細線の一方の端点Ｐ１と、もう一方の端点（終端）Ｐ２を結ぶ線Ｌｈを湾曲経路に設定する。【００５４】
この場合には、次のステップＳ５５の湾曲方向の決定処理において、図１３に示すように現在の湾曲座標から、例えば湾曲経路の線Ｌｈにおける一方の端点Ｐ１に向かう方向を湾曲方向に決定する。そして、決定された湾曲方向に湾曲部１６を湾曲駆動する。【００５５】
図１３に示す例では、図１２に示した場合と同様に過去の湾曲座標の履歴を参照して、過去に湾曲されていない湾曲方向で探索を行う他に、さらに湾曲されていない湾曲方向を網羅する方法となる。具体的に説明すると、例えば、初回の処理では、湾曲方向として図１３の太い矢印で示す方向が決定される。  
そして、その決定された湾曲方向に湾曲駆動して、挿入方向の探索が行われ、探索処理が終了しない場合には、例えば図１３の２点鎖線の矢印で示すように、湾曲経路における最初（１回目）の湾曲方向とは適度の角度範囲内で異なる２回目の湾曲方向の決定がされ、その湾曲方向で探索処理が行われる。２回目の探索処理で挿入方向が探索できない場合には３回目の湾曲方向の決定処理が行われ、３回目は、１回目を２回目と読み替えた処理で同様に湾曲方向が決定される。４回目以降も同様である。【００５６】
このように探索処理が終了していないと、過去に湾曲されていない湾曲経路に沿って湾曲方向が網羅するように決定される。従って、この方法によれば、湾曲経路の一方の端点Ｐ１から終端Ｐ２を網羅する途中で、挿入方向を確実に探索できる。  
なお、ステップＳ５４により未観察領域Ｒｎを生成した場合、図１４に示すように２つの未観察領域Ｒｎ１，Ｒｎ２が分離して生成される場合がある。  
このような場合には、面積が大きい方の未観察領域の重心Ｇと現在の湾曲座標とを結ぶ線を湾曲経路に設定する。又は、２つの未観察領域Ｒｎ１，Ｒｎ２の重心Ｇ１，Ｇ２を求め、現在の湾曲座標と重心Ｇ１を結ぶ線と、重心Ｇ１から重心Ｇ２を結ぶ線を湾曲経路に設定しても良い。【００５７】
また、上述した図１２の場合においても変形した湾曲経路を設定しても良い。例えば未観察領域Ｒｎを複数の領域に分割して、分割した複数の領域に重心等の代表点をそれぞれ設定して、湾曲経路を設定しても良い。また、これらの湾曲経路を術者が選択使用できるようにしても良い。  
このような動作をする本実施形態によれば、暗部が消失した場合、その消失した時点での先端部１５の位置に応じて、より具体的にはその位置の周囲の管腔部位に応じて、予め用意した複数の探索手法から適切な探索手法を選択できる。  
また、本実施形態によれば、選択した探索手法により湾曲部の湾曲方向を決定し、湾曲部１６を湾曲駆動するようにしているので、挿入部１１が挿入される管腔部位の特徴に応じて、その特徴を利用しない場合よりも円滑に挿入方向の探索ができる。【００５８】
具体的には、上記の管腔部位が前額面に沿って形成されている場合には、前額面に沿って湾曲部１６を湾曲させる探索手法を選択するので、短時間にかつ確実に挿入方向の探索ができる。  
また、上記の管腔部位が前額面に沿って形成されていない場合には、その時点で湾曲していない湾曲方向に湾曲部を湾曲させて探索を行うようにしているので、挿入方向を探索できる可能性が高い。また、この場合、過去に湾曲していない湾曲方向を網羅するように湾曲させて探索を行う探索手法を採用することもでき、この場合には確実に挿入方向の探索ができる。  
従って、本実施形態は、屈曲した体腔内において暗部が消失したような場合にも、挿入方向の探索をより円滑に行うように支援できる。【００５９】
なお、上述した構成及び手順などを変形しても良い。例えば、図３では、直腸、脾湾曲、肝湾曲の場合には、第１の探索手法を選択する場合で説明したが、第１の探索手法の他に従来の探索手法などを選択使用できるようにしても良い。  
例えば、過去の湾曲履歴を参照して、過去に暗部が存在した状態の湾曲座標に戻すように湾曲部１６を湾曲して挿入方向を探索する探索手法も選択できるようにしても良い。【００６０】
本出願は、２００９年９月３０日に日本国に出願された特願２００９−２２８０２４号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【図１】
2011040111.tif 000003
【図２】
2011040111.tif 000004
【図３】
2011040111.tif 000005
【図４】
2011040111.tif 000006
【図５】
2011040111.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
2011040111.tif 000009
【図７Ｂ】
2011040111.tif 000010
【図８】
2011040111.tif 000011
【図９】
2011040111.tif 000012
【図１０】
2011040111.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年2月9日(2011.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一態様の内視鏡装置は、先端部と湾曲自在の湾曲部とが先端側に設けられ、被検体の体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、
前記体腔内における前記先端部の前記被検体との相対位置を算出する相対位置算出部と、
算出した前記相対位置に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を探索するための複数の探索手法の中から前記相対位置に応じた探索手法を選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記探索手法によって前記湾曲部の湾曲方向を決定する湾曲方向決定部と、
前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部と湾曲自在の湾曲部とが先端側に設けられ、被検体の体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、
前記体腔内における前記先端部の前記被検体との相対位置を算出する相対位置算出部と、
算出した前記相対位置に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を探索するための複数の探索手法の中から前記相対位置に応じた探索手法を選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記探索手法によって前記湾曲部の湾曲方向を決定する湾曲方向決定部と、
前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
さらに、前記挿入部が挿入される体腔内の管腔形状の臓器中における複数の管腔部位それぞれに対して、前記複数の管腔部位それぞれが持つ特徴に基づいて前記複数の探索手法の中から選択されるべき探索手法を参照用情報として予め記録した参照用情報記録部を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記複数の管腔部位それぞれが持つ特徴は、前記複数の管腔部位それぞれが少なくとも人体を前後に切る面としての前額面に沿って存在しているか否かの特徴を含むことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記複数の管腔部位それぞれが持つ特徴は、前記複数の管腔部位それぞれが体内で固定されているか否かの第１の特徴と、前記複数の管腔部位それぞれが略直線形状であるか否かの第２の特徴と、前記複数の管腔部位それぞれが人体を前後に切る面としての前額面に沿って存在しているか否かの第３の特徴とを含むことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記複数の探索手法は、人体を前後に切る面としての前額面に略平行な平面に沿って前記湾曲部を湾曲駆動して、前記先端部が挿入されるべき挿入方向となるように前記湾曲方向を探索する第１の探索手法と、
過去の湾曲履歴を参照して、過去に湾曲していない湾曲方向に前記湾曲部を湾曲駆動して、前記挿入方向となるように湾曲方向を探索する第２の探索手法とを含むことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記湾曲方向決定部は、人体を前後に切る面としての前額面が存在する方向に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を前記前額面に沿うように湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記湾曲方向決定部は、前記前額面が存在する方向に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を前記前額面に沿うように湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記相対位置から、前記湾曲部に対する人体を前後に切る面としての前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記湾曲部に対する前記前額面の方向に基づき、前記湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部が決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記相対位置から、前記湾曲部に対する前記前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記湾曲部に対する前記前額面の方向に基づき、前記湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部が決定した湾曲方向に基づき前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記相対位置から、前記湾曲部に対する人体を前後に切る面としての前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記前額面の方向に基づき前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記前額面に沿うように前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記相対位置から、前記湾曲部に対する前記前額面の方向を検出する方向検出部をさらに備え、
前記湾曲方向決定部は、前記方向検出部の検出した前記前額面の方向に基づき前記湾曲部の湾曲方向を決定し、
前記湾曲駆動部は、前記湾曲方向決定部の決定した湾曲方向に基づき前記前額面に沿うように前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
さらに、前記湾曲部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部と、
前記湾曲形状検出部により検出した前記湾曲部の湾曲形状の湾曲座標情報を記録する湾曲座標記録部と、
を備え、
前記湾曲駆動部は前記湾曲座標記録部に記録された情報に基づき過去に湾曲していない方向へ向けて前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
さらに、前記湾曲部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出部と、
前記湾曲形状検出部により検出した前記湾曲部の湾曲形状の湾曲座標情報を記録する湾曲座標記録部と、
を備え、
前記湾曲駆動部は前記湾曲座標記録部に記録された情報に基づき過去に湾曲していない方向へ向けて前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
さらに、前記相対位置から、該相対位置の周囲の管腔形状の管腔部位を特定する情報を記録した情報記録部を有し、
前記選択部は、特定された管腔部位に応じて前記複数の探索手法の中から予め設定された探索手法を自動的に選択することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
さらに、前記前額面が存在する方向を検出する前額面方向検出部を備え、
前記湾曲方向決定部は、前記前額面方向検出部により検出した前額面が存在する方向に基づいて、前記湾曲部の湾曲方向を決定することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
さらに、前記先端部に設けられ、前記挿入部が挿入された前記管腔部位を撮像した撮像素子による内視鏡画像から暗部を検出する暗部検出部を有し、
前記暗部検出部が前記暗部を検出できない場合に、前記選択部は、前記参照用情報を参照して、前記複数の探索手法の中から選択されるべき前記探索手法を選択することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【国際調査報告】
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